[发明专利]结构的多个平面中的裂纹传播的有限元建模和分析

摘要

结构的多个平面中的裂纹传播的有限元建模和分析。提供了一种用于预测结构中的裂纹的传播的设备。提供了有限元模型，该有限元模型通过在正交的潜在裂纹平面中具有被定义在相邻元素之间的界面的元素的网格来表示所述结构的层。交叠界面元素被定义在所述界面处并且包括多个节点对，所述多个节点对沿着多个界面间隔开并且所述多个节点对之间具有包括结合节点对的节点集群。各个节点对的所述节点与在所述界面的相反侧的所述相邻元素的相应的节点重合。所述有限元模型在外部负载下的分析被执行，其中裂纹尖端被建立在节点集群处。所述节点集群的所述结合节点对的所述节点之间的应变能量释放率被计算并且所述裂纹的传播基于此被识别。

主权项

一种用于预测包括多个层的结构中的裂纹的传播的设备(900)，所述设备(900)包括处理器(902)和存储可执行指令的存储器，所述可执行指令响应于由所述处理器(902)执行，使所述设备(900)至少：产生或者接收所述结构的有限元模型(200、300、400)，其中所述多个层通过壳体或实体元素的网格来表示，所述壳体或实体元素的网格的各个壳体或实体元素利用节点(204)的集合，并且所述壳体或实体元素的网格在相应的多个正交的潜在裂纹平面中具有被定义在所述壳体或实体元素的网格的相邻壳体或实体元素之间的多个界面(206)；遍及所述多个界面(206)定义界面元素(208)，各个界面元素(208)包括多个外节点对，所述多个外节点对之间具有节点集群，使得该界面元素(208)的至少一部分在所述多个界面(206)中的各个相应的界面内，各个外节点对的所述节点(204)与在该相应的界面的相反侧的所述相邻壳体或实体元素的相应的节点(204)重合，其中，针对所述多个界面(206)中的各个相应的界面，所述节点集群中的各个节点跨越该相应的界面与所述节点集群中的相对节点结合，从而成为结合节点对，所述结合节点对的所述节点和相对节点与在该相应的界面的相反侧的所述相邻壳体或实体元素的相应的节点(204)重合；以及在外部负载下执行所述有限元模型(200、300、400)的有限元故障分析，包括所述设备(900)被使得：建立具有位于所述界面元素的所述节点集群处的尖端的裂纹；以及在所述外部负载下计算所述节点集群的所述结合节点对的所述节点(204)之间的应变能量释放率；以及在至少一个实例中，基于如此计算出的所述应变能量释放率识别沿着所述界面元素(208)的所述裂纹的传播。